产品三维造型及结构设计：SolidWorks2024中文版应用教程 第2版 课件 模块7 有限元分析

学习单元1简支梁的应力分析

模块七有限元分析《产品三维造型及结构设计》本单元的教学目标掌握软件自带有限元分析工具的初步使用

2学习应力分析、压杆稳定等操作1模块七有限元分析学习单元1简支梁的应力分析图样及建模分析对如图所示的简支梁模型施加5000N的压力，判断简支梁结构是否安全，并求出最大变形量；其中简支梁的材料为合金钢。学习单元1简支梁的应力分析建模分析步骤学习单元1简支梁的应力分析查看结果创建简支梁模型启动SolidWorksSimulationXpress设置材料设置夹具通过研究一个简支梁的应力分析来说明SolidWorksSimulationXpress的应用。施加载荷生成网格运行算例生成报表1.创建简支梁模型①新建模型文件，设置文档属性。②绘制如图所示的草图，拉伸10mm厚度，得到凸台-拉伸1，结果如图所示。学习单元1简支梁的应力分析1.创建简支梁模型③绘制如图所示的草图，拉伸5mm厚度，得到凸台-拉伸2，结果如图所示。学习单元1简支梁的应力分析④镜像凸台，选择右视基准面为镜像面，操作如图所示。2．启动SolidWorksSimulationXpress①如果初次激活时没有【Simulation】工具选项，需要启动该插件。方法一：点击菜单栏【选项】按钮右侧倒三角，点击“插件…”，在弹出的对话框中勾选“SOLIDWORKSSimulation”，此时就出现了【Simulation】工具选项按键和【Simulation】菜单项。点击【新算例】工具按键，则生成新算例，操作如图所示。学习单元1简支梁的应力分析2．启动SolidWorksSimulationXpress①如果初次激活时没有【Simulation】工具选项，需要启动该插件。方法二：在命令管理器区域右击鼠标，打开“选项卡(T)”选项，点击【SOLIDWORKS插件】工具选项，然后点击【SOLIDWORKSSimulation】工具按键，激活【Simulation】工具选项，操作如图所示。学习单元1简支梁的应力分析小贴士：在菜单栏上，‌选择“工具”菜单，在下拉菜单中，‌找到并点击“Xpress产品(X)”选项并点击“SimulationXpress”选项，‌SimulationXpress向导随即开启，就可以开始使用SimulationXpress进行应力分析或其他相关模拟分析。2．启动SolidWorksSimulationXpress②出现算例属性对话框，选择默认的“静应力分析”类型，在名称选项中输入“简支梁静应力分析”，点击确认，操作如图所示。学习单元1简支梁的应力分析小贴士：当载荷应用于物体上时，物体发生变形，载荷的作用将传到整个物体上，外部载荷会引起内力和反作用力，使物体进入平衡状态。静应力分析计算在应用载荷作用下的位移、应变、应力和反作用力。3．设置材料点击【应用材料】工具按键，选择合金钢材料，操作如图所示。学习单元1简支梁的应力分析小贴士：此处的“设置材料”操作步骤也可以在零件建模时完成。小贴士：在“材料属性”选项中，红色字体显示的参数为应力分析必须的性能参数。4．设置夹具点击【夹具顾问】下方的倒三角，在弹出的选项中点击【固定几何体】工具按键，弹出的【夹具】属性对话框，“夹具的面/边线/顶点”底部左右两个底面，操作如图所示。学习单元1简支梁的应力分析5．施加载荷①施加外部载荷-力。点击【外部载荷顾问】下方倒三角，在弹出的选项中点击【力】工具按键，弹出的【力/扭矩】属性对话框，选择默认的“力”选项，“法向力的面”选择上表面，“力值”输入5000N，点击确认，操作如图所示。学习单元1简支梁的应力分析5．施加载荷②施加外部载荷-引力。点击【外部载荷顾问】下方的倒三角，在弹出的选项中点击【引力】工具按键，弹出的【力/扭矩】属性对话框，“方向的面”默认的“上视基准面”，“应用地球引力”为默认的“9.81m/s2”，点击确认，操作如图所示。学习单元1简支梁的应力分析6．生成网格点击【运行此算例】下方的倒三角，在弹出的选项中点击【生成风格】工具按键，调整【网格密度】滑条至“良好”位置，点击确认，生成网格，操作如图所示。学习单元1简支梁的应力分析7．运行算例经过以上步骤，软件已收集到进行零件分析的所必需信息，现在可以计算位移、应变和应力云图了。点击【运行此算例】工具按键，可得到应力云图和位移云图。最大应力为2.092×108Pa(209.2MPa)，小于屈服应力6.204×108Pa(620.4MPa)，安全系数为6.204/2.092=2.97，可见简支梁是安全的；学习单元1简支梁的应力分析学习单元1简支梁的应力分析小贴士：变形比例为图示放大变形效果的倍数，夸大变形效果是为了方便观察。7．运行算例同时，最大变形是3.308×10-1mm(0.3308mm)，变形不超过0.5mm，变形量也很小。8．查看并保存结果右击“结果”，可选择保存所有图解为JPEG或eDrawings格式，可以让对方不需要安装软件即可打开查看分析结果，如图所示。学习单元1简支梁的应力分析9．生成报表点击【报表】工具按键，系统弹出“报告选项”对话框，设置报告参数，点击“出版”按钮，生成报表，过程及结果如图所示。学习单元1简支梁的应力分析10．点击“保存”，文件命名为“简支梁”谢谢观看学习单元2L型梁的应力分析

模块七有限元分析《产品三维造型及结构设计》本单元的教学目标掌握软件自带有限元分析工具的初步使用

2学习应力分析、压杆稳定等操作1学习单元2L型梁的应力分析模块七有限元分析图样及建模分析对如图所示L型合金钢梁模型的右端面施加1000N载荷，根据零件不同配置，判断L型梁结构是否安全，并求出最大变形量；其中L型梁的材料为合金钢。学习单元2L型梁的应力分析建模分析步骤学习单元2L型梁的应力分析使用不同配置进行有限元分析创建L型梁模型启动SolidWorksSimulationXpress设置材料设置夹具施加载荷生成网格运行算例保存文件使用配置表创建L型梁不同厚度的配置1.创建L型梁模型①新建模型文件，设置文档属性。②选择前视面为基准平面，绘制如图所示的草图1，两侧对称方式拉伸50mm厚度，薄壁厚度为6mm，得到凸台-拉伸1，结果如图所示。学习单元2L型梁的应力分析1.创建简支梁模型③选择左侧端面为基准平面，绘制如图所示的直槽口，选择“完全贯穿”方式拉伸切除，得到切除-拉伸1，结果如图所示。学习单元2L型梁的应力分析1.创建简支梁模型④线性阵列。选择刚刚创建的拉伸切除为要阵列的特征，选择顶部和左侧的边线为方向参考线，设置相关阵列参数，操作过程及结果如图所示。学习单元2L型梁的应力分析2.使用配置表创建L型梁不同厚度的配置右击设计树中“凸台-拉伸1”，再点击下拉【配置特征】选项，系统弹出【修改配置】对话框（表），展开设计树中的“草图1”并双击，此时的【修改配置】对话框（表）就会增加草图的参数，依次添加8mm和10mm薄壁厚度的配置，同时修改默认配置名称为“6mm厚”，如图所示。学习单元2L型梁的应力分析3．启动SolidWorksSimulationXpress在命令管理器区域右击鼠标，打开点击勾选【Simulation】工具选项按键，再点击【Simulation】，然后点击【新算例】工具按键，出现算例属性对话框，选择默认的“静应力分析”类型，在名称选项中输入“L型梁静应力分析”，点击确认，如图所示。学习单元2L型梁的应力分析4．设置材料点击【应用材料】工具按键，选择合金钢材料，操作如图所示。学习单元2L型梁的应力分析5．设置夹具点击【夹具顾问】下方的倒三角，在弹出的选项中点击【固定几何体】工具按键，弹出的【夹具】属性对话框，“夹具的面/边线/顶点”底部左右两个底面，操作如图所示。学习单元2L型梁的应力分析6．施加载荷①施加外部载荷-力。点击【外部载荷顾问】下方倒三角，在弹出的选项中点击【力】工具按键，弹出的【力/扭矩】属性对话框，选择默认的“力”选项，点击“选定的方向”选项，“方向的面/边线”选择竖直线，“力值”输入1000N，点击确认，操作如图所示。学习单元2L型梁的应力分析6．施加载荷②施加外部载荷-引力。点击【外部载荷顾问】下方的倒三角，在弹出的选项中点击【引力】工具按键，“方向的面”默认的“上视基准面”，操作如图所示。学习单元2L型梁的应力分析7．生成网格点击【运行此算例】下方的倒三角，在弹出的选项中点击【生成风格】工具按键，调整【网格密度】滑条至“良好”位置，点击确认，生成网格，操作如图所示。学习单元2L型梁的应力分析8．运行算例经过以上步骤，软件已收集到进行零件分析的所必需信息，现在可以计算位移、应变和应力云图。点击【运行此算例】工具按键，可得到应力云图和位移云图。最大应力达9.796×108Pa(979.6MPa)，大于屈服强度6.204×108Pa(620.4MPa)，可见此时L型梁是不安全的；学习单元2L型梁的应力分析8．运行算例同时，最大变形达8.675mm，变形也很大。学习单元2L型梁的应力分析9．修改配置，选用8mm厚L型梁选择8mm厚度的L型梁，与6mm梁进行同样的参数设置，运行算例得到应力和变形云图，如图所示。最大应力为379.6MPa，小于屈服强度620.4MPa；最大变形是2.256mm，变形仍较大，综合应力和变